【上海电力电子展】东芝停工两周后，全球功率半导体影响几何？

上海国际电力元件、可再生能源管理展览会将于2020年7月1-3日在上海世博展览馆隆重举行，邀您关注今日上海电力电子展新资讯：

       位于日本石川县能美市的加贺东芝电子的功率半导体生产据点有员工约2,000名，由于发生了聚集性的新冠肺炎感染（约20名员工感染新冠肺炎），加贺东芝电子不得不在4月16日-4月30日期间停工生产。

截止本稿发行，有媒体报道称TSMC、Seiko Epson（日本富士见事业所）等半导体相关工厂都相继出现了新冠肺炎感染者，而加贺东芝电子（以下简称为：加贺东芝）是首个因新冠肺炎而停工的半导体工厂。

       什么是功率半导体？

       由于加贺东芝因出现了聚集性新冠肺炎感染者，因此不得不将功率半导体工厂停工2周的时间，下面就功率半导体展开叙述。

所谓功率半导体，是一种只要存在电就必须需要的半导体，其功能有如下：将直流转换为交流（逆变器，Inverter）、将交流转换为直流（整流器，Converter）、改变交流的周期数（转换频率）、改变直流电压（调压器）等。

       作为我们身边的功率半导体，在为个人电脑、智能手机的锂电池充电的AC转换接头中，有将AC转换为DC的“AC/DC整流器（Converter）”这种功率半导体。此外，混合动力汽车（HV）、电动汽车（EV）也有为锂电池充电的AC/DC整流器，且为了使锂电池促使发动机启动，搭载了“AC/DC逆变器（Inverter）”这一功率半导体。

       拿人体来举例说明，处理器、存储半导体相当于人类的大脑（如图1）、智能手机和数码相机上搭载的CMOS图像传感器相当于人类的眼睛，那么，功率半导体就相当于人类的肌肉和心脏。

图1：功率半导体的作用是什么？（图片出自：jbpress）

       全球功率半导体市场及各家企业的市场占比

       下图2是全球功率半导体市场的推移表，功率半导体不像DRAM和NAND等存储半导体一样有那么“华丽”的跌宕起伏，据市场预测，其年度增长率基本保持在5.7%（由于新冠肺炎的影响，曾经预测2020年市场规模将会出现大幅度下滑）。

图2：功率半导体的全球市场规模（2019年以后为预测值）。（图片出自：2019年4月19日召开的“第二届东芝技术沙龙”的资料。）

       东芝在2019年4月19日召开的记者招待会上表示，在众多功率半导体中，东芝将会继续专注于以下三个领域：高功率半导体（High Power，Insulated Gate Bipolar Transistor、IGBT，主要用于EV和智能手机等的电池产品方向、且需求旺盛）、高耐圧FET（Field Effect Transistor）、低耐圧FET。2019年这三个领域的市场规模超过了1兆日元（约人民币600亿元）而2023年将会增长至约1.2兆日元（约人民币720亿元）。

       另外，2017年的各家功率半导体企业的市场占比如下图3所示。其中，排名第一的为德国的英飞凌（26.4%）、第二位为美国的安森美（Semiconductor（10.0％）、第三位为三菱电机（8.6%）、第四位为东芝（6.5%）、第五位为欧洲的ST Microelectronics（5.7％）、第六位为富士电机（5.5％）。

图3：各家功率半导体企业所占市场份额。（图片出自：HIS Markit的数据。）

       功率半导体因被搭载的产品不同，其要求的性能也不同；而且，如果要生产功率半导体，长年的生产经验也是必不可少的，如今，功率半导体的巨头被欧美、日本企业霸占。对于韩国、台湾、中国大陆企业来说要进军功率半导体行业有着较高的壁垒，同时对日本的三菱电机、东芝来说这也是未来可能快速发展的潜力领域。

       加贺东芝是功率半导体的核心生产据点

       在东芝Device & Storage公司，有加贺东芝和姬路半导体工厂两处生产功率半导体。其中，加贺工厂的业务涉及产品设计、研发、前段工序、后段工序等业务，可以说是极其重要的核心据点。

       就加贺东芝的功率半导体明细而言，以8英寸来说，EV等车载方向约占30%，火车等工业设备方向约占25%-30%，智能手机等电子设备约占40%-45%。

       其中，EV方向的功率半导体订单量尤其大，在2017年的工厂面积的基础上，2019年扩大到1.2倍，2020年计划扩大到1.5倍，如果EV方向的需求继续增长，也考虑建设新厂房（加贺东芝在记者招待会上表示）。

       东芝为了避免过多的债务，不得不卖出了“心爱之物”—NAND业务。对于失去了NAND的东芝而言，功率半导体是既可以带来稳定收益、又有前景的业务。

       作为核心生产据点的加贺东芝，由于发生了聚集性的新冠肺炎感染，不得不停工两个礼拜。这对东芝的经营团队来说是一场不胜痛心的事故。

       哪怕缺少一样半导体产品，也无法生产出成品

       看起来不起眼的半导体产品，哪怕缺少一样，也无法生产出完整的成品。人们认识到这一点的契机在于2011年3月11日爆发的东日本大地震时，生产车载半导体的瑞萨电子的那珂工厂（日本茨城县）由于受灾，导致丰田汽车的普锐斯（Prius）等车型直接停产。

       汽车厂商的上游供应商可以分为Tier1-Tier4，且具有金字塔形的产业结构。对于位于金字塔顶端的整车厂丰田汽车来说，瑞萨等半导体厂家被归为Tier3，且二者之间没有直接的业务往来。

       丰田汽车为了降低对电装的依赖程度，分散了各Tier1之间的业务。也就是说，这是为了规避风险。然而，经由原本应该被分散的Tier1、Tier2，所有的车载半导体都集中到了瑞萨一家公司上。（如下图4）

图4：汽车行业的供应链（2011年的半导体）。（图片出自：jbpress）

       由于2011年的东日本大地震，导致瑞萨的那珂工厂受灾，车载半导体生产完全停工，最终导致丰田的普锐斯（Prius）完全停工。可以说，当时的丰田汽车彻底“崩溃”！因此，丰田汽车和电装向瑞萨的那珂工厂输送了约2,500名员工进行支援。

       一辆汽车约由3万个零部件构成，哪怕缺少一个小小的零件，也无法生产出整车。同样道理，我们每天使用的智能手机、居家办公使用的个人电脑都离不开半导体。对于智能手机和个人电脑来说不可或缺的半导体不仅包含了处理器、存储半导体，还有加贺东芝等企业生产的功率半导体。

       对日本政府、厚生劳动省等相关部门的期待

       2001年IT泡沫破裂，2008年发生了雷曼冲击、2011年发生了东日本大地震。然而半导体行业却依旧在保持增长（如下图5）。2018年全球半导体出货总金额为4,687亿美元（约人民币32,809亿元），出货数量约为1兆44亿个，二者都刷新了历史新高。

图5：全球半导体出货金额、出货数量。（图片出自：笔者根据WSTS的统计数据制作了此图。）

       如今全球约有77亿人，平均每人每年消费价值约61美金（约人民币427元）的半导体，也就是约130个半导体。这两个数字可能会因为2020年爆发的新冠肺炎而暂时下降，然而，未来毫无疑问肯定还会继续增长。

       对于人类的文化生活、经济活动来说，半导体已经是极其重要的因素之一。如果说没有“螺丝钉、钉子”就无法建造房屋；那么如果没有半导体这一“螺丝钉、钉子”的话，也无法生产所有的电子设备、汽车和铁路和飞机等交通网络、电机和煤气和生活用水等社会的基础设施，最终无法维持社会的运转。

       现在我们只能祈祷加贺东芝半导体能在5月1日以后正常复工。此外，我们希望日本政府、厚生劳动省等相关单位对如今正在运营的半导体工厂（比方说，原东芝存储半导体铠侠、CMOS厂家索尼、车载半导体厂家瑞萨等）提出一旦发现员工出现疑似新冠肺炎症状，立即做PCR检测的要求。仅靠医疗机构、公共交通机构的员工很难实现更有效的工作效率。

文章来源：半导体行业观察

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